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1、2020-2021学年第七单元万有引力与宇宙航行达标检测卷此卷只装订不密封班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 物 理 （B）注意事项：1答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、选择题(本题共14小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第18题只有一项符
2、合题目要求，第914题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1下列说法中正确的是()A开普勒在研究行星运动规律的基础之上提出了万有引力定律B牛顿通过扭秤实验测出了万有引力常量G的数值C第一宇宙速度是7.9 m/sD海王星被称为“笔尖下的行星”22020年12月23日，清晨7点23分，一颗明亮的火球划过青海玉树和西藏昌都交界的高空。如图所示，一块陨石从外太空飞向地球，到A点刚好进入大气层，之后由于受地球引力和大气层空气阻力的作用，轨道半径渐渐变小，则下列说法中正确的是()A陨石正减速飞向A处B陨石绕地球运转时角速度渐渐变小C陨石绕地球运转时速度渐渐变大D进入大
3、气层后，陨石的机械能渐渐变大3如图所示，a、b、c为中国北斗卫星导航系统中的三颗轨道为圆的卫星。a是地球同步卫星，b是轨道半径与卫星a相同的卫星，c是轨道半径介于近地卫星和同步卫星之间的卫星。下列关于这些北斗导航卫星的说法，正确的是()A卫星a的运行速度大于第一宇宙速度B卫星a的向心加速度大于卫星c的向心加速度C卫星b可以长期“悬停”于北京正上空D卫星b的运行周期与地球的自转周期相同4宇宙中有一孤立星系，中心天体周围有三颗行星，如图所示。中心天体质量远大于行星质量，不考虑行星之间的万有引力，三颗行星的运动轨道中，有两个为圆轨道，半径分别为r1、r3，一个为椭圆轨道，半长轴为a，ar3。在t时间
4、内，行星、行星与中心天体连线扫过的面积分别为S2、S3；行星的速率为v1、行星在B点的速率为v2B、行星在E点的速率为v2E、行星的速率为v3，下列说法正确的是()Av2Ev3v1v2BB行星与行星在P点时的向心加速度大小相等CS2S3D行星的运行周期大于行星的运行周期52020年12月3日23时10分，“嫦娥五号”上升器3000 N发动机工作约6分钟，成功将携带样品的上升器送入到预定高度的环月轨道，这是我国首次实现地外天体起飞。假设上升器绕月球做圆周运动的半径为r1、周期为T1；月球绕地球做圆周运动的半径为r2、周期为T2，引力常量为G。根据以上条件能得出()A月球的平均密度B地球对月球的引
5、力C“嫦娥五号”上升器的质量D关系式6研究发现太阳系外有一颗适合人类居住的星球A的质量为地球质量的2倍，直径约为地球直径的2倍，则下列说法正确的是()A星球A的自转周期一定比地球的自转周期小B同一物体在星球A表面的重力约为在地球表面重力的2倍C星球A的卫星的最大环绕速度与地球卫星的最大环绕速度近似相等D若星球A的卫星与地球的卫星以相同的轨道半径运行，则两卫星的线速度大小一定相等7“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星，被称为“太空110”，它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命，假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，其运动方向与地球自转方向一致，轨道平面与地
6、球赤道平面重合，下列说法正确的是()A“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的倍B“轨道康复者”的速度大于地球的第一宇宙速度C站在赤道上的人的角速度大于“轨道康复者”的角速度D“轨道康复者”可在高轨道上加速，以实现对低轨道上卫星的拯救8我国发射的“嫦娥五号”探月卫星简化后的路线示意图如图所示。卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测。已知地球与月球的质量之比为a，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b，卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则()A卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为B卫
7、星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为C卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度D卫星从停泊轨道转移到地月转移轨道，卫星必须加速9半弹道跳跃式高速再入返回技术，为实现“嫦娥”飞船月地返回任务奠定基础。如图虚线为地球大气层边界，返回器与服务舱分离后，从a点无动力滑入大气层，然后经b点从c点“跳”出，再经d点从e点“跃入”实现多次减速，可避免损坏返回器。d点为轨迹的最高点，与地心的距离为R，返回器在d点时的速度大小为v，地球质量为M，引力常量为G，则返回器()A在b点处于失重状态B在b点处于超重状态C在d点时的加速度大小为D在d点时的速度大小v10如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔
8、分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R。下列说法正确的是()A地球对一颗卫星的引力大小为B一颗卫星对地球的引力大小为C两颗卫星之间的引力大小为D三颗卫星对地球引力的合力大小为11地球围绕太阳公转的轨道平面叫黄道面，月球围绕地球公转的轨道平面叫白道面。白道面和黄道面之间有一个5.15的夹角。如图甲所示，满月时，月球在黄道面上的投影点与地球和太阳在一条直线上。图乙为连续观察到两次满月的位置图，已知地球绕太阳和月球绕地球公转的方向相同。地球公转周期为T1，月球公转周期为T2。下列说法中正确的是()A月球公转的角速度较大B从图乙的第一次满月到第二次满月，月球比地球多转一圈C这两次满月的时间
9、间隔为D这两次满月的时间间隔为122020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。嫦娥五号是我国探月工程“绕、落、回”三步走的收官之战。假如嫦娥五号探测器在月球表面从距离月球表面高h处，将一物体自由下落，经时间t落至月球表面。已知月球的半径为R，引力常量为G，月球视为均匀球体，则下列结论正确的是()A月球的质量为B月球的第一宇宙速度为C嫦娥五号登月前，绕月球做圆周运动的周期不会小于tD在地球上发射嫦娥五号的速度一定大于11.2 km/s13为了验证拉住月球使它围绕地球运动的力与拉着苹果下落的力以及地球、众行星
10、与太阳之间的作用力是同一性质的力，同样遵从平方反比规律，牛顿进行了著名的“月地检验”。已知月地之间的距离为60R(R为地球半径)，月球围绕地球公转的周期为T，引力常量为G。则下列说法中正确的是()A物体在月球轨道上受到的地球引力是其在地面附近受到的地球引力的B由题中信息可以计算出地球的密度为C物体在月球轨道上绕地球公转的向心加速度是其在地面附近自由下落时的加速度的D由题中信息可以计算出月球绕地球公转的线速度v14在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成
11、同样的过程，其ax关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍，则()AM与N的密度相等BQ的质量是P的3倍CQ下落过程中的最大动能是P的4倍DQ下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍二、计算题（本题共4小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）15(10分)我国神舟十一号载人飞船返回舱在内蒙古主着陆场成功着陆，如图甲所示。飞船的回收过程可简化为如图乙所示，回收前飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T，为了使飞船返回地面，飞船运动至轨道上某点A处，将速率降低到适当
12、数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，该椭圆和地球表面在B点相切。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。16(10分)2020年的诺贝尔物理学奖颁给了对黑洞研究有着突出贡献的科学家。探索黑洞得到诺奖的认可后，这将鼓励人们持续研究黑洞。黑洞可以认为是一种质量极大的天体，黑洞自身不发光，难以直接观测，我们可以通过恒星运动，黑洞边缘的吸积盘及喷流，乃至引力波来探测。假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体，天文学家观测到一质量很小的恒星独自在宇宙中做周期为T，半径为r的匀速圆周运动，由此推测，圆周轨道的中心可能有个黑洞，引力常量为G。(1)利用所学知识求该黑洞的质量M；(2)
13、若地球表面的物体以光速运动，都无法脱离地球，地球就会成为一个黑洞。已知两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时也会具有势能，称之为引力势能，其大小为（规定无穷远处势能为零），引力常量G6.671011 Nm2/kg2，地球质量M06.021024 kg，光速c3108 m/s。求地球变成黑洞的最大半径Rm。（结果保留1位有效数字）17(12分)我国自主建设的北斗导航系统由不同轨道卫星构成，如图所示，1为赤道；2为近地卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径可近似为地球半径R；3为赤道上空的地球静止同步卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径为r；4为轨道平面与赤道平面有一定夹角的倾斜地球同步轨
14、道，在该轨道上卫星运行周期与地球自转周期相同。将各轨道看作圆形轨道。(1)求静置于赤道上的物体与轨道3上的卫星的向心加速度大小之比；(2)求轨道3上的卫星与轨道4上的卫星的绕行半径之比；(3)请判断静置于赤道上的物体与轨道2上的卫星谁的绕行线速度更大，并说明理由。18(12分)如图所示，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧，引力常量为G。求：(1)A星球做圆周运动的半径R和B星球做圆周运动的半径r；(2)两星球做圆周运动的周期；(3)如果把星球A质量的搬运到B星球上，并保持A和
15、B两者中心之间距离仍为L。则组成新的稳定双星后那么星球A半径和周期如何变化？2020-2021学年第七单元万有引力与宇宙航行达标检测卷物 理（B）答 案一、选择题(本题共14小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第18题只有一项符合题目要求，第914题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1【答案】D【解析】牛顿在研究行星运动规律的基础之上提出了万有引力定律，A错误；卡文迪什通过扭秤实验测出了万有引力常量G的数值，B错误；第一宇宙速度是7.9 km/s，C错误；海王星是通过万有引力定律预测且发现存在的行星，被称为“笔尖下的行星”，D正确。2【答案】C【解析】从高轨道进入底轨道
